JP2010188496A - Machine tool and machining method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工作機械および加工方法に関し、特に、歯車を加工するときに利用される工作機械および加工方法に関する。 The present invention relates to a machine tool and a machining method, and more particularly to a machine tool and a machining method used when machining gears.
ホブを利用して歯車を形成する工作機械が知られている。ホブ加工では、ホブカッタと同期してワークを回転させることで、ワークの全周に歯車が形成される。すなわち、ホブカッタとワークとを駆動する両駆動装置とも、目標値に対し変位と速度をフィードバックすることで、目標値に追従させている。 A machine tool that forms a gear using a hob is known. In hobbing, a gear is formed on the entire circumference of the workpiece by rotating the workpiece in synchronization with the hob cutter. That is, both the drive devices for driving the hob cutter and the workpiece are made to follow the target value by feeding back the displacement and speed to the target value.
図1は、公知の工作機械を示している。その工作機械101は、工作機械本体102と工作機械制御装置103とを備えている。工作機械本体102は、テーブル105とカッター106とモータ107とウォームギア108とエンコーダ109とを備えている。
FIG. 1 shows a known machine tool. The
テーブル105は、鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転可能に土台に支持されている。テーブル105は、その回転軸に垂直である支持面を有し、その支持面に接触するワーク110を支持する。ワーク110は、概ね円盤状に形成されている。カッター106は、ホブであり、図示されていないNC装置により制御されて回転することによりワーク110の縁を切削し、ワーク110の縁に歯を形成することによりワーク110を歯車に形成する。モータ107は、回転可能に支持されるシャフトを備え、工作機械制御装置103から出力される操作量に基づいてそのシャフトを回転させる。ウォームギア108は、モータ107のシャフトの回転動力をテーブル105に伝達し、テーブル105を回転させる。エンコーダ109は、モータ107のシャフトの回転速度を計測し、その回転速度を工作機械制御装置103に出力する。
The table 105 is supported by the base so as to be rotatable about a rotation axis parallel to the vertical direction. The table 105 has a support surface that is perpendicular to the rotation axis thereof, and supports the
工作機械制御装置103は、目標値算出部114と積分器115と制御装置117とを備えている。目標値算出部114は、ワーク110を歯車に加工するためのNCデータとカッター106の動作とを収集し、そのNCデータと動作とに基づいて目標角度を算出する。積分器115は、エンコーダ109により計測されるモータ107のシャフトの回転速度を積分することにより、テーブル105の角度を算出する。
The machine
制御装置117は、角度差分算出部121と角度フィードバックゲイン乗算部122と回転速度差分算出部123と速度フィードバックゲイン乗算部124と比例制御部125と積分制御部126と加算部127とを備えている。
The
角度差分算出部121は、目標値算出部114により算出された目標角度から積分器115により算出されたテーブル105の角度を減算することにより角度差分を算出する。角度フィードバックゲイン乗算部122は、角度差分算出部121により算出された角度差分に定数である角度フィードバックゲインを乗算して回転速度量を算出する。回転速度差分算出部123は、角度フィードバックゲイン乗算部122により算出された回転速度量からエンコーダ109により計測されるモータ107のシャフトの回転速度を減算することにより回転速度差分を算出する。速度フィードバックゲイン乗算部124は、回転速度差分算出部123により算出された回転速度差分に定数である速度フィードバックゲインを乗算することにより速度操作量を算出する。比例制御部125は、速度フィードバックゲイン乗算部124により算出された速度操作量に定数である比例フィードバックゲインを乗算して比例操作量を算出する。積分制御部126は、速度フィードバックゲイン乗算部124により算出された速度操作量を積分することにより積分制御量を算出し、その積分制御量に定数である積分フィードバックゲインを乗算することにより積分操作量を算出する。加算部127は、比例制御部125により算出された比例操作量に積分制御部126により算出された積分操作量を乗算することにより操作量を算出する。
The angle
作業者は、まず、ワーク110をテーブル105に設置し、図示されていないNC装置にワーク110を歯車に加工するためのNCデータを入力する。そのNC装置は、そのNCデータを工作機械制御装置103に出力し、そのNCデータに基づいてカッター106を回転させる。工作機械制御装置103の目標値算出部114は、NCデータに基づいて目標角度を算出する。工作機械制御装置103の積分器115は、エンコーダ109により計測されるモータ107のシャフトの回転速度に基づいてテーブル105の角度を算出する。
First, the operator places the
制御装置117の角度差分算出部121は、目標値算出部114により算出された目標角度から積分器115により算出されたテーブル105の角度を減算することにより角度差分を算出する。角度フィードバックゲイン乗算部122は、角度差分算出部121により算出された角度差分に定数である角度フィードバックゲインを乗算して回転速度量を算出する。回転速度差分算出部123は、角度フィードバックゲイン乗算部122により算出された回転速度量からエンコーダ109により計測されるモータ107のシャフトの回転速度を減算することにより回転速度差分を算出する。速度フィードバックゲイン乗算部124は、回転速度差分算出部123により算出された回転速度差分に定数である速度フィードバックゲインを乗算することにより速度操作量を算出する。比例制御部125は、速度フィードバックゲイン乗算部124により算出された速度操作量に定数である比例フィードバックゲインを乗算して比例操作量を算出する。積分制御部126は、速度フィードバックゲイン乗算部124により算出された速度操作量を積分することにより積分制御量を算出し、その積分制御量に定数である積分フィードバックゲインを乗算することにより積分操作量を算出する。加算部127は、比例制御部125により算出された比例操作量に積分制御部126により算出された積分操作量を乗算することにより操作量を算出する。
The angle
モータ107は、加算部127により算出された操作量に基づいてシャフトを回転させる。ウォームギア108は、モータ107のシャフトの回転動力をテーブル105に伝達し、テーブル105を回転させる。工作機械101は、このような動作により、そのNCデータに示されるようにカッター106がワーク110の縁を切削し、ワーク110の縁に歯を形成することによりワーク110を歯車に形成する。
The
図2は、公知の他の工作機械を示している。その工作機械131は、工作機械本体132と工作機械制御装置133とを備えている。工作機械本体132は、テーブル135とカッター136とダイレクトドライブモータ(DDモータ)137とロータリーエンコーダ138とを備えている。
FIG. 2 shows another known machine tool. The
テーブル135は、鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転可能に土台に支持されている。テーブル135は、その回転軸に垂直である支持面を有し、その支持面に接触するワーク139を支持する。ワーク139は、概ね円盤状に形成されている。カッター136は、図示されていないNC装置により制御されて回転することによりワーク139の縁を切削し、ワーク139の縁に歯を形成することによりワーク139を歯車に形成する。DDモータ137は、DDモータロータ141とDDモータステータ142とを備えている。DDモータロータ141は、テーブル135に固定されている。DDモータステータ142は、その土台に固定されている。DDモータ137は、工作機械制御装置133から出力される操作量に基づいてテーブル135を回転させる。ロータリーエンコーダ138は、テーブル135の角度を計測し、その角度を工作機械制御装置133に出力する。
The table 135 is supported by the base so as to be rotatable about a rotation axis parallel to the vertical direction. The table 135 has a support surface that is perpendicular to the rotation axis thereof, and supports the
工作機械制御装置133は、目標値算出部114と微分器145と制御装置117とを備えている。目標値算出部114は、ワーク139を歯車に加工するために、NCデータに基づいて目標角度を算出する。微分器145は、ロータリーエンコーダ138により計測されるテーブル135の角度を微分することにより、テーブル135の回転速度を算出する。
The machine
制御装置117は、角度差分算出部121と角度フィードバックゲイン乗算部122と回転速度差分算出部123と速度フィードバックゲイン乗算部124と比例制御部125と積分制御部126と加算部127とを備えている。
The
角度差分算出部121は、目標値算出部114により算出された目標角度からロータリーエンコーダ138により計測されるテーブル135の角度を減算することにより角度差分を算出する。角度フィードバックゲイン乗算部122は、角度差分算出部121により算出された角度差分に定数である角度フィードバックゲインを乗算して回転速度量を算出する。回転速度差分算出部123は、角度フィードバックゲイン乗算部122により算出された回転速度量から微分器145により算出されたテーブル135の回転速度を減算することにより回転速度差分を算出する。速度フィードバックゲイン乗算部124は、回転速度差分算出部123により算出された回転速度差分に定数である速度フィードバックゲインを乗算することにより速度操作量を算出する。比例制御部125は、速度フィードバックゲイン乗算部124により算出された速度操作量に定数である比例フィードバックゲインを乗算して比例操作量を算出する。積分制御部126は、速度フィードバックゲイン乗算部124により算出された速度操作量を積分することにより積分制御量を算出し、その積分制御量に定数である積分フィードバックゲインを乗算することにより積分操作量を算出する。加算部127は、比例制御部125により算出された比例操作量に積分制御部126により算出された積分操作量を乗算することにより操作量を算出する。
The angle
本発明による加工方法の実施の形態は、工作機械131を用いて実行される。作業者は、まず、ワーク139をテーブル135に設置し、図示されていないNC装置にワーク139を歯車に加工するためのNCデータを入力する。そのNC装置は、そのNCデータを工作機械制御装置133に出力し、そのNCデータに基づいてカッター136を回転させる。工作機械制御装置133の目標値算出部114は、NCデータに基づいて目標角度を算出する。工作機械制御装置133の微分器145は、ロータリーエンコーダ138により計測されたテーブル135の回転角度に基づいてテーブル135の回転速度を算出する。
The embodiment of the machining method according to the present invention is executed using a
制御装置117の角度差分算出部121は、目標値算出部114により算出された目標角度から微分器145により算出されたテーブル135の角度を減算することにより角度差分を算出する。角度フィードバックゲイン乗算部122は、角度差分算出部121により算出された角度差分に定数である角度フィードバックゲインを乗算して回転速度量を算出する。回転速度差分算出部123は、角度フィードバックゲイン乗算部122により算出された回転速度量から微分器145により算出されるテーブル135の回転速度を減算することにより回転速度差分を算出する。速度フィードバックゲイン乗算部124は、回転速度差分算出部123により算出された回転速度差分に定数である速度フィードバックゲインを乗算することにより速度操作量を算出する。比例制御部125は、速度フィードバックゲイン乗算部124により算出された速度操作量に定数である比例フィードバックゲインを乗算して比例操作量を算出する。積分制御部126は、速度フィードバックゲイン乗算部124により算出された速度操作量を積分することにより積分制御量を算出し、その積分制御量に定数である積分フィードバックゲインを乗算することにより積分操作量を算出する。加算部127は、比例制御部125により算出された比例操作量に積分制御部126により算出された積分操作量を乗算することにより操作量を算出する。
The angle
DDモータ137は、加算部127により算出された操作量に基づいてテーブル135を回転させる。工作機械131は、このような動作により、そのNCデータに示されるようにカッター136がワーク139の縁を切削し、ワーク139の縁に歯を形成することによりワーク139を歯車に形成する。
The
これらのような工作機械は、フィードバック制御系の定数を調整することで、たとえば、速度フィードバックのゲインを高くすることでワークに作用する外力に対するテーブル回転方向の剛性が確保することができる。しかし、ゲインを高く設定すると、制御系を起因とする振動現象が発生する。このため、これらのような工作機械は、対象とする全てのワークを加工する際に制御系を起因とする振動現象が発生しないように定数をセットし、全ての制御定数は出荷時に固定されている。工作機械は、ワークに作用する外力に対してテーブルの回転方向の剛性を確保し、かつ、発振現象を防止することが望まれている。 Such machine tools can ensure the rigidity in the table rotation direction against an external force acting on the workpiece by adjusting the constant of the feedback control system, for example, by increasing the gain of the speed feedback. However, when the gain is set high, a vibration phenomenon caused by the control system occurs. For this reason, machine tools such as these set constants so that vibration phenomena caused by the control system do not occur when machining all target workpieces, and all control constants are fixed at the time of shipment. Yes. A machine tool is desired to ensure the rigidity in the rotational direction of the table against an external force acting on the workpiece and to prevent an oscillation phenomenon.
特許第2969643号公報には、被加工歯車の加工完了時点を的確に検出して加工を終了することにより、加工能率を高めた歯車加工装置が開示されている。その歯車加工装置は、カッター歯車と被加工歯車をそれぞれ駆動するモータと、前記それぞれのモータの回転を検出するエンコーダと、これらモータをそれぞれ同期して回転するように制御するPLL制御手段と、カッター歯車による被加工歯車に対する加工量に応じて前記両モータの回転位相を逐次シフトさせるシフト手段と、加工部における振動を検出する手段とを備え、前記振動を検出する手段は、前記PLL制御手段において前記それぞれのモータに与える指令基準パルスに対する前記エンコーダからの入力パルスの位相振れ状態を検出するジッタ量検出手段であることを特徴とする。 Japanese Patent No. 2996943 discloses a gear machining apparatus that improves machining efficiency by accurately detecting the machining completion time of the gear to be machined and ending the machining. The gear machining apparatus includes a motor for driving a cutter gear and a gear to be machined, an encoder for detecting rotation of each of the motors, PLL control means for controlling the motors to rotate in synchronization with each other, a cutter The PLL control unit includes a shift unit that sequentially shifts the rotational phases of the two motors according to a processing amount of the gear to be processed by the gear, and a unit that detects vibration in the processing unit. It is a jitter amount detecting means for detecting a phase fluctuation state of an input pulse from the encoder with respect to a command reference pulse given to each of the motors.
特開平07−88746号公報には、簡易な装置で既存の機械に対しても簡単な改造で、検出を行うことにより切削中の異常(例えば工具切り刃摩耗の増加や破損など)をインプロセスで計測し、工具や機械の損傷と加工物の不良を防止する歯車加工機械における切削異常検出と非常戻し方法が開示されている。その歯車加工機械における切削異常検出と非常戻し方法は、工具と被加工歯車材を一定の回転比率で回転させながら切削加工を行う歯車加工機において、前記工具の駆動軸に回転周波数検出用の歯車と磁電式あるいは光電式検出器を設け、前記工具駆動軸の回転周波数変動を測定することにより、正常切削時の回転周波数と比較判定し切削状態の異常を検出することを特徴とする。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-88746 discloses in-process abnormalities during cutting (for example, increased wear or damage to the cutting edge of the tool) by performing a simple modification to an existing machine with a simple device. A cutting abnormality detection and emergency return method is disclosed in a gear processing machine, which measures the damage of the tool and machine and prevents the defect of the workpiece. The cutting abnormality detection and emergency return method in the gear processing machine is a gear processing machine that performs cutting while rotating a tool and a gear material to be processed at a constant rotation ratio. And a magnetoelectric or photoelectric detector, and by measuring fluctuations in the rotational frequency of the tool drive shaft, it is compared with the rotational frequency during normal cutting to detect abnormalities in the cutting state.
本発明の課題は、ワークに作用する外力に対してテーブルの回転方向の剛性を確保し、かつ、発振現象を防止する工作機械および加工方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a machine tool and a machining method that ensure the rigidity in the rotation direction of a table against an external force acting on a workpiece and prevent an oscillation phenomenon.
以下に、発明を実施するための形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 In the following, means for solving the problems will be described using the reference numerals used in the modes and examples for carrying out the invention in parentheses. This symbol is added to clarify the correspondence between the description of the claims and the description of the modes and embodiments for carrying out the invention. Do not use to interpret the technical scope.
本発明による工作機械(1)(41)(61)は、速度フィードバックゲインを自動的に更新する速度フィードバックゲイン自動設定装置(16)(71)と、ワーク(11)(49)(70)を支持するテーブル(5)(45)(65)の回転に関するセンサ値を計測するセンサ(9)(10)(48)(69)と、テーブル(5)(45)(65)の角度が目標角度に一致するように、その速度フィードバックゲインに基づいて、テーブル(5)(45)(65)を回転させるモータ(7)(47)(67)をそのセンサ値に基づいてフィードバック制御する制御装置(17)とを備えている。このような工作機械(1)(41)(61)は、その速度フィードバックゲインが可変であり、その速度フィードバックゲインに適正な値が代入されたときに、ワーク(11)(49)(70)に作用する外力に対してテーブル(5)(45)(65)の回転方向の剛性を確保し、かつ、発振現象を防止することができる。 Machine tools (1), (41), and (61) according to the present invention include speed feedback gain automatic setting devices (16) and (71) that automatically update the speed feedback gain, and workpieces (11), (49), and (70). The angles of the sensors (9), (10), (48), and (69) that measure the sensor values related to the rotation of the supporting tables (5), (45), and (65) and the tables (5), (45), and (65) are the target angles. To the motors (7), (47), and (67) that rotate the tables (5), (45), and (65) based on the speed feedback gain so as to match 17). Such machine tools (1), (41), and (61) have variable speed feedback gains, and when an appropriate value is substituted for the speed feedback gain, the workpieces (11), (49), and (70). It is possible to secure the rigidity in the rotational direction of the tables (5), (45), and (65) with respect to the external force acting on and to prevent the oscillation phenomenon.
速度フィードバックゲイン自動設定装置(16)は、そのセンサ値に基づいて振動の程度を算出する振動計測部(28)と、その振動の程度に基づいてその速度フィードバックゲインを算出する速度フィードバックゲイン算出部(29)とを備えていることが好ましい。 The speed feedback gain automatic setting device (16) includes a vibration measuring unit (28) that calculates the degree of vibration based on the sensor value, and a speed feedback gain calculating unit that calculates the speed feedback gain based on the degree of vibration. (29) is preferably provided.
その速度フィードバックゲインは、その振動の程度が所定の閾値より大きいときに増加することが好ましい。 The speed feedback gain is preferably increased when the degree of vibration is greater than a predetermined threshold.
センサ(9)(10)(48)(69)は、テーブル(5)(45)の角度を計測するロータリーエンコーダ(9)(48)を含んでいることが好ましい。このとき、センサ値は、テーブル(5)(45)の角度を示している。 The sensors (9) (10) (48) (69) preferably include rotary encoders (9) (48) for measuring the angles of the tables (5) (45). At this time, the sensor value indicates the angle of the tables (5) and (45).
本発明による工作機械(1)(41)(61)は、ワーク(11)(49)(70)に歯車に形成するためのNCデータに基づいてその目標角度を算出する目標値算出部(14)をさらに備えている。すなわち、このような工作機械(1)(41)(61)は、歯車を作成する歯車加工機に好適である。 The machine tools (1) (41) (61) according to the present invention have a target value calculation unit (14) that calculates a target angle based on NC data for forming gears on the workpieces (11) (49) (70). ). That is, such machine tools (1), (41), and (61) are suitable for gear processing machines that create gears.
速度フィードバックゲイン自動設定装置(71)は、ワーク(70)の材種を収集するワーク材種収集部(72)と、複数材種と複数速度フィードバックゲインとを対応付けるテーブルを参照して、その複数速度フィードバックゲインのうちからその材種に対応するその速度フィードバックゲインを算出する速度フィードバックゲイン算出部(73)とをさらに備えている。 The speed feedback gain automatic setting device (71) refers to a workpiece material type collection unit (72) that collects material types of the workpiece (70), and a table that associates a plurality of material types with a plurality of speed feedback gains. A speed feedback gain calculating unit (73) that calculates the speed feedback gain corresponding to the material type from among the speed feedback gains is further provided.
ワーク材種収集部(72)は、ワーク(70)を加工するためのデータからその材種を抽出する。 The workpiece material type collection unit (72) extracts the material type from data for processing the workpiece (70).
本発明による加工方法は、速度フィードバックゲインを自動的に更新するステップと、ワーク(11)(49)(70)を支持するテーブル(5)(45)(65)の回転に関するセンサ値を計測するステップと、テーブル(5)(45)(65)の角度が目標角度に一致するように、その速度フィードバックゲインに基づいて、テーブル(5)(45)(65)を回転させるモータ(7)(47)(67)をセンサ値に基づいてフィードバック制御するステップとを備えている。このような加工方法は、その速度フィードバックゲインが可変であり、その速度フィードバックゲインに適正な値が代入されたときに、ワーク(11)(49)(70)に作用する外力に対してテーブル(5)(45)(65)の回転方向の剛性を確保し、かつ、発振現象を防止することができる。 In the machining method according to the present invention, the step of automatically updating the speed feedback gain and the sensor value relating to the rotation of the tables (5) (45) (65) supporting the workpieces (11) (49) (70) are measured. Based on the step and the speed feedback gain of the tables (5), (45), and (65), the motors (7) and (7) that rotate the tables (5), (45), and (65). 47) and (67) are feedback-controlled based on the sensor value. In such a machining method, the speed feedback gain is variable, and when an appropriate value is assigned to the speed feedback gain, the table (with respect to the external force acting on the work (11) (49) (70) ( 5) The rigidity in the rotational direction of (45) and (65) can be ensured, and the oscillation phenomenon can be prevented.
本発明による加工方法は、そのセンサ値に基づいて振動の程度を算出するステップと、その振動の程度に基づいてその速度フィードバックゲインを算出するステップとをさらに備えていることが好ましい。 The processing method according to the present invention preferably further includes a step of calculating the degree of vibration based on the sensor value and a step of calculating the speed feedback gain based on the degree of vibration.
その速度フィードバックゲインは、その振動の程度が所定の閾値より大きいときに増加することが好ましい。 The speed feedback gain is preferably increased when the degree of vibration is greater than a predetermined threshold.
センサ(9)(10)(48)(69)は、テーブル(5)(45)の角度を計測するロータリーエンコーダ(9)(48)を含んでいることが好ましい。このとき、そのセンサ値は、テーブル(5)(45)の角度を示している。 The sensors (9) (10) (48) (69) preferably include rotary encoders (9) (48) for measuring the angles of the tables (5) (45). At this time, the sensor value indicates the angle of the tables (5) and (45).
本発明による加工方法は、ワーク(11)(49)(70)に歯車に形成するためのNCデータに基づいてその目標角度を算出するステップをさらに備えている。すなわち、このような工作機械(1)(41)(61)は、歯車を作成する歯車加工機に好適である。 The machining method according to the present invention further includes a step of calculating the target angle based on NC data for forming the workpieces (11), (49) and (70) on the gears. That is, such machine tools (1), (41), and (61) are suitable for gear processing machines that create gears.
本発明による加工方法は、ワーク(70)の材種を収集するステップと、複数材種と複数速度フィードバックゲインとを対応付けるテーブルを参照して、その複数速度フィードバックゲインのうちからその材種に対応するその速度フィードバックゲインを算出するステップとをさらに備えていることが好ましい。 The machining method according to the present invention refers to a step of collecting the material type of the workpiece (70) and a table associating a plurality of material types with a plurality of speed feedback gains, and corresponds to the material type from among the plurality of speed feedback gains. And calculating the speed feedback gain.
本発明による加工方法は、ワーク(70)を加工するためのデータからその材種を抽出するステップをさらに備えていることが好ましい。 The processing method according to the present invention preferably further comprises a step of extracting the material type from the data for processing the workpiece (70).
本発明による工作機械および加工方法は、ワークに作用する外力に対してテーブルの回転方向の剛性を確保し、かつ、発振現象を防止することができる。 The machine tool and the machining method according to the present invention can ensure the rigidity in the rotation direction of the table against an external force acting on the workpiece and can prevent an oscillation phenomenon.
図面を参照して、本発明による工作機械の実施の形態を記載する。その工作機械1は、図3に示されているように、工作機械本体2と工作機械制御装置3とを備えている。工作機械本体2は、テーブル5とカッター6とモータ7とウォームギア8とロータリーエンコーダ9とエンコーダ10とを備えている。
An embodiment of a machine tool according to the present invention will be described with reference to the drawings. The
テーブル5は、鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転可能に土台に支持されている。テーブル5は、その回転軸に垂直である支持面を有し、その支持面に接触するワーク11を支持する。ワーク11は、概ね円盤状に形成されている。カッター6は、図示されていないNC装置により制御されて回転することによりワーク11の縁を切削し、ワーク11の縁に歯を形成することによりワーク11を歯車に形成する。モータ7は、回転可能に支持されるシャフトを備え、工作機械制御装置3から出力される操作量に基づいてそのシャフトを回転させる。ウォームギア8は、モータ7のシャフトの回転動力をテーブル5に伝達し、テーブル5を回転させる。ロータリーエンコーダ9は、テーブル5の角度を計測し、その角度を工作機械制御装置3に出力する。エンコーダ10は、モータ7のシャフトの回転速度を計測し、その回転速度を工作機械制御装置3に出力する。
The table 5 is supported by a base so as to be rotatable about a rotation axis parallel to the vertical direction. The table 5 has a support surface that is perpendicular to the rotation axis thereof, and supports the
工作機械制御装置3は、目標値算出部14と積分器15と速度フィードバックゲイン設定装置16と制御装置17とを備えている。目標値算出部14は、ワーク11を歯車に加工するためのNCデータとカッター6の動作とを収集し、そのNCデータと動作とに基づいて目標角度を算出する。積分器15は、エンコーダ10により計測されるモータ7のシャフトの回転速度を積分することにより、テーブル5の角度を算出する。
The machine tool control device 3 includes a target
速度フィードバックゲイン設定装置16は、ロータリーエンコーダ9により計測されるテーブル5の角度に基づいて速度フィードバックゲインを更新する。すなわち、速度フィードバックゲイン設定装置16は、振動計測部28と速度フィードバックゲイン算出部29とを備えている。振動計測部28は、ロータリーエンコーダ9により計測されるテーブル5の角度に基づいて、テーブル5の振動の程度を算出する。速度フィードバックゲイン算出部29は、振動計測部28により算出される振動の程度に基づいて速度フィードバックゲインを算出する。
The speed feedback
速度フィードバックゲイン算出部29は、詳細には、閾値と複数の速度フィードバックゲインとを記録する記憶装置を備えている。速度フィードバックゲイン算出部29は、初期的には、その複数の速度フィードバックゲインのうちの最小の速度フィードバックゲインを出力する。速度フィードバックゲイン算出部29は、振動計測部28により算出される振動の程度がその閾値を越えたときに、その複数の速度フィードバックゲインのうちの現在出力している速度フィードバックゲインより1段階だけ大きい速度フィードバックゲインを出力する。すなわち、速度フィードバックゲイン設定装置16は、その複数の速度フィードバックゲインのいずれかのみを出力し、速度フィードバックゲイン設定装置16により出力される速度フィードバックゲインは、上限値と下限値とを有している。速度フィードバックゲイン算出部29は、さらに、振動計測部28により算出される振動の程度がその閾値を越え、かつ、その複数の速度フィードバックゲインが現在出力している速度フィードバックゲインより大きい速度フィードバックゲインを含んでいないときに、異常と判断して、工作機械本体2を停止させる。
Specifically, the speed feedback
制御装置17は、目標値算出部14により算出された目標角度と積分器15により算出されたテーブル5の角度とエンコーダ10により計測されるモータ7のシャフトの回転速度と速度フィードバックゲイン設定装置16により設定される速度フィードバックゲインとに基づいて、テーブル5の角度が目標値算出部14により算出された目標角度に一致するように、モータ7をフィードバック制御する。
The
すなわち、制御装置17は、角度差分算出部21と角度フィードバックゲイン乗算部22と回転速度差分算出部23と速度フィードバックゲイン乗算部24と比例制御部25と積分制御部26と加算部27とを備えている。
That is, the
角度差分算出部21は、目標値算出部14により算出された目標角度から積分器15により算出されたテーブル5の角度を減算することにより角度差分を算出する。角度フィードバックゲイン乗算部22は、角度差分算出部21により算出された角度差分に定数である角度フィードバックゲインを乗算して回転速度量を算出する。回転速度差分算出部23は、角度フィードバックゲイン乗算部22により算出された回転速度量からエンコーダ10により計測されるモータ7のシャフトの回転速度を減算することにより回転速度差分を算出する。速度フィードバックゲイン乗算部24は、回転速度差分算出部23により算出された回転速度差分に速度フィードバックゲイン設定装置16により設定される速度フィードバックゲインを乗算することにより速度操作量を算出する。比例制御部25は、速度フィードバックゲイン乗算部24により算出された速度操作量に定数である比例フィードバックゲインを乗算して比例操作量を算出する。積分制御部26は、速度フィードバックゲイン乗算部24により算出された速度操作量を積分することにより積分制御量を算出し、その積分制御量に定数である積分フィードバックゲインを乗算することにより積分操作量を算出する。加算部27は、比例制御部25により算出された比例操作量に積分制御部26により算出された積分操作量を乗算することにより操作量を算出する。その操作量は、制御装置17により出力される操作量に一致している。
The angle
本発明による加工方法の実施の形態は、工作機械1を用いて実行される。作業者は、まず、ワーク11をテーブル5に設置し、図示されていないNC装置にワーク11を歯車に加工するためのNCデータを入力する。そのNC装置は、そのNCデータを工作機械制御装置3に出力し、そのNCデータに基づいてカッター6を回転させる。工作機械制御装置3の目標値算出部14は、そのNCデータとカッター6の動作とを収集し、そのNCデータと動作とに基づいて目標角度を算出する。工作機械制御装置3の積分器15は、エンコーダ10により計測されるモータ7のシャフトの回転速度に基づいてテーブル5の角度を算出する。
The embodiment of the machining method according to the present invention is executed using the
速度フィードバックゲイン設定装置16の振動計測部28は、ロータリーエンコーダ9により計測されるテーブル5の角度に基づいてテーブル5の振動の程度を算出する。速度フィードバックゲイン算出部29は、記憶装置に予め記録されている複数の速度フィードバックゲインのうちの最小の速度フィードバックゲインを初期的に出力する。速度フィードバックゲイン算出部29は、振動計測部28により算出される振動の程度がその閾値を越えたときに、その複数の速度フィードバックゲインのうちの現在出力している速度フィードバックゲインより1段階だけ大きい速度フィードバックゲインを出力する。
The vibration measuring unit 28 of the speed feedback
制御装置17の角度差分算出部21は、目標値算出部14により算出された目標角度から積分器15により算出されたテーブル5の角度を減算することにより角度差分を算出する。角度フィードバックゲイン乗算部22は、角度差分算出部21により算出された角度差分に定数である角度フィードバックゲインを乗算して回転速度量を算出する。回転速度差分算出部23は、角度フィードバックゲイン乗算部22により算出された回転速度量からエンコーダ10により計測されるモータ7のシャフトの回転速度を減算することにより回転速度差分を算出する。速度フィードバックゲイン乗算部24は、回転速度差分算出部23により算出された回転速度差分に速度フィードバックゲイン設定装置16により設定される速度フィードバックゲインを乗算することにより速度操作量を算出する。比例制御部25は、速度フィードバックゲイン乗算部24により算出された速度操作量に定数である比例フィードバックゲインを乗算して比例操作量を算出する。積分制御部26は、速度フィードバックゲイン乗算部24により算出された速度操作量を積分することにより積分制御量を算出し、その積分制御量に定数である積分フィードバックゲインを乗算することにより積分操作量を算出する。加算部27は、比例制御部25により算出された比例操作量に積分制御部26により算出された積分操作量を乗算することにより操作量を算出する。
The angle
モータ7は、加算部27により算出された操作量に基づいてシャフトを回転させる。ウォームギア8は、モータ7のシャフトの回転動力をテーブル5に伝達し、テーブル5を回転させる。工作機械1は、このような動作により、そのNCデータに示されるようにカッター6がワーク11の縁を切削し、ワーク11の縁に歯を形成することによりワーク11を歯車に形成する。
The
さらに、速度フィードバックゲイン算出部29は、振動計測部28により算出される振動の程度がその閾値を越え、かつ、その複数の速度フィードバックゲインが現在出力している速度フィードバックゲインより大きい速度フィードバックゲインを含んでいないときに、異常と判断して、カッター6の回転とテーブル5の回転とを停止させる。このような停止によれば、工作機械制御装置3は、テーブル駆動系が発振現象を起こし制御不能に陥ることを防止することができる。
Furthermore, the speed feedback
図4は、複数の速度フィードバックゲインを用いてモータ7をフィードバック制御するときにテーブル5が回転するときの剛性(コンプライアンス)の変化を示している。その変化31は、ある値を示す速度フィードバックゲインを用いてモータ7をフィードバック制御するときのテーブル5の回転に関する剛性を示している。その変化32は、変化31の剛性を示すときの速度フィードバックゲインより大きい速度フィードバックゲインを用いてモータ7をフィードバック制御するときのテーブル5の回転に関する剛性を示している。その変化33は、変化32の剛性を示すときの速度フィードバックゲインより大きい速度フィードバックゲインを用いてモータ7をフィードバック制御するときのテーブル5の回転に関する剛性を示している。その変化34は、変化33の剛性を示すときの速度フィードバックゲインより大きい速度フィードバックゲインを用いてモータ7をフィードバック制御するときのテーブル5の回転に関する剛性を示している。その変化35は、変化34の剛性を示すときの速度フィードバックゲインより大きい速度フィードバックゲインを用いてモータ7をフィードバック制御するときのテーブル5の回転に関する剛性を示している。
FIG. 4 shows changes in rigidity (compliance) when the table 5 rotates when the
変化31〜変化35は、フィードバック制御に用いられる速度フィードバックゲインがある値であるときに、外乱の周波数に対して変化することを示している。変化31〜変化35は、さらに、速度フィードバックゲインを大きくしたときにテーブル5が回転するときの剛性が大きくなることを示し、テーブル5の回転が外乱に対して影響されにくくなることを示している。
すなわち、工作機械1は、このような動作を実行することにより、歯車加工中に発生するワーク11の振動が閾値内に収まるまで、制御定数(速度フィードバックゲイン)を自動調整することができる。このため、工作機械1は、ワーク11に作用する外力に対するテーブル5の回転方向の剛性を確保することができ、かつ、制御系を起因とする発振現象を防止することができる。
That is, the
なお、振動計測部28は、積分器15により算出されるテーブル5の角度に基づいてテーブル5の振動の程度を算出する他の振動計測部に置換されることができる。このような工作機械は、既述の実施の形態における工作機械1と同様にして、ワーク11に作用する外力に対するテーブル5の回転方向の剛性を確保することができ、かつ、制御系を起因とする発振現象を防止することができる。このような工作機械は、さらに、ロータリーエンコーダ9を省略することができ、より安価に作製されることができる。
The vibration measurement unit 28 can be replaced with another vibration measurement unit that calculates the degree of vibration of the table 5 based on the angle of the table 5 calculated by the
なお、速度フィードバックゲイン算出部29は、振動計測部28により算出される振動の程度に対応する速度フィードバックゲインを算出する他の速度フィードバックゲイン算出部に置換されることもできる。このような工作機械は、既述の実施の形態における工作機械1と同様にして、ワーク11に作用する外力に対するテーブル5の回転方向の剛性を確保することができ、かつ、制御系を起因とする発振現象を防止することができる。
The speed feedback
図5は、本発明による工作機械の実施の他の形態を示している。その工作機械41は、工作機械本体42と工作機械制御装置43とを備えている。工作機械本体42は、テーブル45とカッター46とDDモータ47とロータリーエンコーダ48とを備えている。
FIG. 5 shows another embodiment of the machine tool according to the present invention. The
テーブル45は、鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転可能に土台に支持されている。テーブル45は、その回転軸に垂直である支持面を有し、その支持面に接触するワーク49を支持する。ワーク49は、概ね円盤状に形成されている。カッター46は、ホブ型砥石から形成され、図示されていないNC装置により制御されて回転することによりワーク49の縁を切削し、ワーク49の縁に歯を形成することによりワーク49を歯車に形成する。DDモータ47は、DDモータロータ51とDDモータステータ52とを備えている。DDモータロータ51は、テーブル45に固定されている。DDモータステータ52は、その土台に固定されている。DDモータ47は、工作機械制御装置43から出力される操作量に基づいてテーブル45を回転させる。ロータリーエンコーダ48は、テーブル45の角度を計測し、その角度を工作機械制御装置43に出力する。
The table 45 is supported by the base so as to be rotatable about a rotation axis parallel to the vertical direction. The table 45 has a support surface that is perpendicular to the rotation axis thereof, and supports a
工作機械制御装置43は、目標値算出部14と微分器55と速度フィードバックゲイン設定装置16と制御装置17とを備えている。目標値算出部14は、ワーク49を歯車に加工するためのNCデータとカッター46の動作とを収集し、そのNCデータと動作とに基づいて目標角度を算出する。微分器55は、ロータリーエンコーダ48により計測されるテーブル45の角度を微分することにより、テーブル45の回転速度を算出する。
The machine
速度フィードバックゲイン設定装置16は、振動計測部28と速度フィードバックゲイン算出部29とを備えている。振動計測部28は、ロータリーエンコーダ48により計測されるテーブル45の角度に基づいて、テーブル45の振動の程度を算出する。
The speed feedback
速度フィードバックゲイン算出部29は、閾値と複数の速度フィードバックゲインとを記録する記憶装置を備えている。速度フィードバックゲイン算出部29は、初期的には、その複数の速度フィードバックゲインのうちの最小の速度フィードバックゲインを出力する。速度フィードバックゲイン算出部29は、振動計測部28により算出される振動の程度がその閾値を越えたときに、その複数の速度フィードバックゲインのうちの現在出力している速度フィードバックゲインより1段階だけ大きい速度フィードバックゲインを出力する。すなわち、速度フィードバックゲイン設定装置16は、その複数の速度フィードバックゲインのいずれかのみを出力し、速度フィードバックゲイン設定装置16により出力される速度フィードバックゲインは、上限値と下限値とを有している。速度フィードバックゲイン算出部29は、さらに、振動計測部28により算出される振動の程度がその閾値を越え、かつ、その複数の速度フィードバックゲインが現在出力している速度フィードバックゲインより大きい速度フィードバックゲインを含んでいないときに、異常と判断して、工作機械本体42を停止させる。
The speed feedback
制御装置17は、角度差分算出部21と角度フィードバックゲイン乗算部22と回転速度差分算出部23と速度フィードバックゲイン乗算部24と比例制御部25と積分制御部26と加算部27とを備えている。
The
角度差分算出部21は、目標値算出部14により算出された目標角度からロータリーエンコーダ48により計測されるテーブル45の角度を減算することにより角度差分を算出する。角度フィードバックゲイン乗算部22は、角度差分算出部21により算出された角度差分に定数である角度フィードバックゲインを乗算して回転速度量を算出する。回転速度差分算出部23は、角度フィードバックゲイン乗算部22により算出された回転速度量から微分器55により算出されたテーブル45の回転速度を減算することにより回転速度差分を算出する。速度フィードバックゲイン乗算部24は、回転速度差分算出部23により算出された回転速度差分に速度フィードバックゲイン設定装置16により設定される速度フィードバックゲインを乗算することにより速度操作量を算出する。比例制御部25は、速度フィードバックゲイン乗算部24により算出された速度操作量に定数である比例フィードバックゲインを乗算して比例操作量を算出する。積分制御部26は、速度フィードバックゲイン乗算部24により算出された速度操作量を積分することにより積分制御量を算出し、その積分制御量に定数である積分フィードバックゲインを乗算することにより積分操作量を算出する。加算部27は、比例制御部25により算出された比例操作量に積分制御部26により算出された積分操作量を乗算することにより操作量を算出する。
The angle
本発明による加工方法の実施の形態は、工作機械41を用いて実行される。作業者は、まず、ワーク49をテーブル45に設置し、図示されていないNC装置にワーク49を歯車に加工するためのNCデータを入力する。そのNC装置は、そのNCデータを工作機械制御装置43に出力し、そのNCデータに基づいてカッター46を回転させる。工作機械制御装置43の目標値算出部14は、NCデータに基づいて目標角度を算出する。工作機械制御装置43の微分器55は、ロータリーエンコーダ48により計測されたテーブル45の回転角度に基づいてテーブル45の回転速度を算出する。
The embodiment of the machining method according to the present invention is executed using a
速度フィードバックゲイン設定装置16の振動計測部28は、ロータリーエンコーダ48により計測されるテーブル45の角度に基づいてテーブル45の振動の程度を算出する。速度フィードバックゲイン算出部29は、記憶装置に予め記録されている複数の速度フィードバックゲインのうちの最小の速度フィードバックゲインを初期的に出力する。速度フィードバックゲイン算出部29は、振動計測部28により算出される振動の程度がその閾値を越えたときに、その複数の速度フィードバックゲインのうちの現在出力している速度フィードバックゲインより1段階だけ大きい速度フィードバックゲインを出力する。
The vibration measuring unit 28 of the speed feedback
制御装置17の角度差分算出部21は、目標値算出部14により算出された目標角度から微分器55により算出されたテーブル45の角度を減算することにより角度差分を算出する。角度フィードバックゲイン乗算部22は、角度差分算出部21により算出された角度差分に定数である角度フィードバックゲインを乗算して回転速度量を算出する。回転速度差分算出部23は、角度フィードバックゲイン乗算部22により算出された回転速度量から微分器55により算出されるテーブル45の回転速度を減算することにより回転速度差分を算出する。速度フィードバックゲイン乗算部24は、回転速度差分算出部23により算出された回転速度差分に速度フィードバックゲイン設定装置16により設定される速度フィードバックゲインを乗算することにより速度操作量を算出する。比例制御部25は、速度フィードバックゲイン乗算部24により算出された速度操作量に定数である比例フィードバックゲインを乗算して比例操作量を算出する。積分制御部26は、速度フィードバックゲイン乗算部24により算出された速度操作量を積分することにより積分制御量を算出し、その積分制御量に定数である積分フィードバックゲインを乗算することにより積分操作量を算出する。加算部27は、比例制御部25により算出された比例操作量に積分制御部26により算出された積分操作量を乗算することにより操作量を算出する。
The angle
DDモータ47は、加算部27により算出された操作量に基づいてテーブル45を回転させる。工作機械41は、このような動作により、そのNCデータに示されるようにカッター46がワーク49の縁を切削し、ワーク49の縁に歯を形成することによりワーク49を歯車に形成する。
The
さらに、速度フィードバックゲイン算出部29は、振動計測部28により算出される振動の程度がその閾値を越え、かつ、その複数の速度フィードバックゲインが現在出力している速度フィードバックゲインより大きい速度フィードバックゲインを含んでいないときに、異常と判断して、カッター46の回転とテーブル45の回転とを停止させる。このような停止によれば、工作機械制御装置43は、テーブル駆動系が発振現象を起こし制御不能に陥ることを防止することができる。
Furthermore, the speed feedback
すなわち、このような工作機械41は、このような動作を実行することにより、既述の実施の形態における工作機械1と同様にして、ワーク49に作用する外力に対するテーブル45の回転方向の剛性を確保することができ、かつ、制御系を起因とする発振現象を防止することができる。すなわち、このような加工方法は、テーブル45に直結してテーブル45を回転させるDDモータ47の制御にも適用されることができる。
That is, such a
図6は、本発明による工作機械の実施のさらに他の形態を示している。その工作機械61は、工作機械本体62と工作機械制御装置63とを備えている。工作機械本体62は、テーブル65とカッター66とモータ67とウォームギア68とエンコーダ69とを備えている。
FIG. 6 shows still another embodiment of the machine tool according to the present invention. The
テーブル65は、鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転可能に土台に支持されている。テーブル65は、その回転軸に垂直である支持面を有し、その支持面に接触するワーク70を支持する。ワーク70は、概ね円盤状に形成されている。カッター66は、図示されていないNC装置により制御されて回転することによりワーク70の縁を切削し、ワーク70の縁に歯を形成することによりワーク70を歯車に形成する。モータ67は、回転可能に支持されるシャフトを備え、工作機械制御装置63から出力される操作量に基づいてそのシャフトを回転させる。ウォームギア68は、モータ67のシャフトの回転動力をテーブル65に伝達し、テーブル65を回転させる。エンコーダ69は、モータ67のシャフトの回転速度を計測し、その回転速度を工作機械制御装置63に出力する。
The table 65 is supported by the base so as to be rotatable about a rotation axis parallel to the vertical direction. The table 65 has a support surface that is perpendicular to the rotation axis thereof, and supports the
工作機械制御装置63は、目標値算出部14と積分器15と速度フィードバックゲイン設定装置71と制御装置17とを備えている。目標値算出部14は、ワーク70を歯車に加工するためのNCデータとカッター66の動作とを収集し、そのNCデータと動作とに基づいて目標角度を算出する。積分器15は、エンコーダ69により計測されるモータ67のシャフトの回転速度を積分することにより、テーブル65の角度を算出する。
The machine
速度フィードバックゲイン設定装置71は、そのNCデータに基づいて速度フィードバックゲインを算出する。すなわち、速度フィードバックゲイン設定装置71は、ワーク材種収集部72と速度フィードバックゲイン算出部73とを備えている。ワーク材種収集部72は、そのNCデータを解析して、そのNCデータからワーク70の材種を抽出する。
The speed feedback
速度フィードバックゲイン算出部73は、材種集合と速度フィードバックゲイン集合とを対応付けるテーブルを記録する記憶装置を備えている。すなわち、すなわち、その材種集合のうちの任意の要素は、その速度フィードバックゲイン集合のうちの1つの要素に対応している。その材種集合の要素は、それぞれ、ワーク70に適用される材料の材種を示している。その速度フィードバックゲイン集合の要素は、それぞれ、制御装置17で用いられる速度フィードバックゲインの値を示している。速度フィードバックゲイン算出部73は、そのテーブルを参照して、その速度フィードバックゲイン集合からワーク材種収集部72により抽出される材種に対応する速度フィードバックゲインを算出する。
The speed feedback
制御装置17は、角度差分算出部21と角度フィードバックゲイン乗算部22と回転速度差分算出部23と速度フィードバックゲイン乗算部24と比例制御部25と積分制御部26と加算部27とを備えている。
The
角度差分算出部21は、目標値算出部14により算出された目標角度から積分器15により算出されたテーブル65の角度を減算することにより角度差分を算出する。角度フィードバックゲイン乗算部22は、角度差分算出部21により算出された角度差分に定数である角度フィードバックゲインを乗算して回転速度量を算出する。回転速度差分算出部23は、角度フィードバックゲイン乗算部22により算出された回転速度量からエンコーダ69により計測されるモータ67のシャフトの回転速度を減算することにより回転速度差分を算出する。速度フィードバックゲイン乗算部24は、回転速度差分算出部23により算出された回転速度差分に速度フィードバックゲイン算出部73により算出される速度フィードバックゲインを乗算することにより速度操作量を算出する。比例制御部25は、速度フィードバックゲイン乗算部24により算出された速度操作量に定数である比例フィードバックゲインを乗算して比例操作量を算出する。積分制御部26は、速度フィードバックゲイン乗算部24により算出された速度操作量を積分することにより積分制御量を算出し、その積分制御量に定数である積分フィードバックゲインを乗算することにより積分操作量を算出する。加算部27は、比例制御部25により算出された比例操作量に積分制御部26により算出された積分操作量を乗算することにより操作量を算出する。
The angle
本発明による加工方法の実施の形態は、工作機械61を用いて実行される。作業者は、まず、ワーク70をテーブル65に設置し、図示されていないNC装置にワーク70を歯車に加工するためのNCデータを入力する。そのNC装置は、そのNCデータを工作機械制御装置63に出力し、そのNCデータに基づいてカッター66を回転させる。工作機械制御装置63の目標値算出部14は、そのNCデータとカッター66の動作とを収集し、そのNCデータとカッター66の動作とに基づいて目標角度を算出する。工作機械制御装置63の積分器15は、エンコーダ69により計測されるモータ67のシャフトの回転速度に基づいてテーブル65の角度を算出する。
The embodiment of the machining method according to the present invention is executed using a
速度フィードバックゲイン設定装置71のワーク材種収集部72は、そのNCデータに基づいてワーク70の材料の材種を算出する。速度フィードバックゲイン算出部73は、速度フィードバックゲイン算出部73は、材種集合と速度フィードバックゲイン集合とを対応付けるテーブルを参照して、その速度フィードバックゲイン集合からワーク材種収集部72により抽出される材種に対応する速度フィードバックゲインを算出する。
The workpiece material type collection unit 72 of the speed feedback
制御装置17の角度差分算出部21は、目標値算出部14により算出された目標角度から積分器15により算出されたテーブル65の角度を減算することにより角度差分を算出する。角度フィードバックゲイン乗算部22は、角度差分算出部21により算出された角度差分に定数である角度フィードバックゲインを乗算して回転速度量を算出する。回転速度差分算出部23は、角度フィードバックゲイン乗算部22により算出された回転速度量からエンコーダ69により計測されるモータ67のシャフトの回転速度を減算することにより回転速度差分を算出する。速度フィードバックゲイン乗算部24は、回転速度差分算出部23により算出された回転速度差分に速度フィードバックゲイン設定装置71により設定される速度フィードバックゲインを乗算することにより速度操作量を算出する。比例制御部25は、速度フィードバックゲイン乗算部24により算出された速度操作量に定数である比例フィードバックゲインを乗算して比例操作量を算出する。積分制御部26は、速度フィードバックゲイン乗算部24により算出された速度操作量を積分することにより積分制御量を算出し、その積分制御量に定数である積分フィードバックゲインを乗算することにより積分操作量を算出する。加算部27は、比例制御部25により算出された比例操作量に積分制御部26により算出された積分操作量を乗算することにより操作量を算出する。
The angle
モータ67は、加算部27により算出された操作量に基づいてシャフトを回転させる。ウォームギア68は、モータ67のシャフトの回転動力をテーブル65に伝達し、テーブル65を回転させる。工作機械61は、このような動作により、そのNCデータに示されるようにカッター66がワーク70の縁を切削し、ワーク70の縁に歯を形成することによりワーク70を歯車に形成する。
The
ワーク70に作用する外力に対するテーブル65の回転方向の剛性は、ワーク70の切削性・研削性により変化する。その切削性・研削性は、ワーク70を形成する材料の材種に固有である。このため、工作機械61は、速度フィードバックゲイン算出部73により記録されるテーブルを適切に作成することにより、速度フィードバックゲインをより適切に設定することができる。工作機械61は、このように速度フィードバックゲインが適切に設定されたときに、ワーク70に作用する外力に対するテーブル65の回転方向の剛性を確保することができ、かつ、制御系を起因とする発振現象を防止することができる。
The rigidity in the rotation direction of the table 65 with respect to an external force acting on the
なお、ワーク材種収集部72は、工作機械制御装置63が備える入力装置を介して入力される材種をその入力装置から収集する他のワーク材種収集部に置換されることができる。このような工作機械は、既述の実施の形態における工作機械61と同様にして、速度フィードバックゲインをより適切に設定することができ、ワーク70に作用する外力に対するテーブル65の回転方向の剛性を確保することができ、かつ、制御系を起因とする発振現象を防止することができる。
The workpiece material type collecting unit 72 can be replaced with another workpiece material type collecting unit that collects the material type input from the input device via the input device included in the machine
なお、速度フィードバックゲイン設定装置71は、初期的に、ワーク70の材種に基づいて速度フィードバックゲインを算出し、以降に、既述の実施の形態と同様にして、テーブル65の振動に基づいて速度フィードバックゲインを算出することもできる。このような速度フィードバックゲインの算出においても、既述の実施の形態と同様にして、発振現象を防止することができる。
The speed feedback
1 :工作機械
2 :工作機械本体
3 :工作機械制御装置
5 :テーブル
6 :カッター
7 :モータ
8 :ウォームギア
9 :ロータリーエンコーダ
10:エンコーダ
11:ワーク
14:目標値算出部
15:積分器
16:設定装置
17:制御装置
21:角度差分算出部
22:角度フィードバックゲイン乗算部
23:回転速度差分算出部
24:速度フィードバックゲイン乗算部
25:比例制御部
26:積分制御部
27:加算部
28:振動計測部
29:速度フィードバックゲイン算出部
31〜35:変化
41:工作機械
42:工作機械本体
43:工作機械制御装置
45:テーブル
46:カッター
47:DDモータ
48:ロータリーエンコーダ
49:ワーク
51:DDモータロータ
52:DDモータステータ
55:微分器
61:工作機械
62:工作機械本体
63:工作機械制御装置
65:テーブル
66:カッター
67:モータ
68:ウォームギア
69:エンコーダ
70:ワーク
71:設定装置
72:ワーク材種収集部
73:速度フィードバックゲイン算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Machine tool 2: Machine tool main body 3: Machine tool control apparatus 5: Table 6: Cutter 7: Motor 8: Worm gear 9: Rotary encoder 10: Encoder 11: Work piece 14: Target value calculation part 15: Integrator 16: Setting Device 17: Control device 21: Angle difference calculation unit 22: Angle feedback gain multiplication unit 23: Rotational speed difference calculation unit 24: Speed feedback gain multiplication unit 25: Proportional control unit 26: Integration control unit 27: Addition unit 28: Vibration measurement Unit 29: Speed feedback
Claims (14)
ワークを支持するテーブルの回転に関するセンサ値を計測するセンサと、
前記テーブルの角度が目標角度に一致するように、前記速度フィードバックゲインに基づいて、前記テーブルを回転させるモータを前記センサ値に基づいてフィードバック制御する制御装置
とを具備する工作機械。 A speed feedback gain automatic setting device that automatically updates the speed feedback gain;
A sensor for measuring a sensor value related to rotation of the table supporting the workpiece;
A control device that feedback-controls a motor that rotates the table based on the sensor value based on the speed feedback gain so that the angle of the table matches a target angle.
前記速度フィードバックゲイン自動設定装置は、
前記センサ値に基づいて振動の程度を算出する振動計測部と、
前記振動の程度に基づいて前記速度フィードバックゲインを算出する速度フィードバックゲイン算出部とを備える
工作機械。 In claim 1,
The speed feedback gain automatic setting device is:
A vibration measuring unit that calculates the degree of vibration based on the sensor value;
A speed feedback gain calculating unit that calculates the speed feedback gain based on the degree of vibration.
前記速度フィードバックゲインは、前記振動の程度が所定の閾値より大きいときに増加する
工作機械。 In claim 2,
The speed feedback gain increases when the degree of vibration is greater than a predetermined threshold.
前記センサは、前記テーブルの角度を計測するロータリーエンコーダを含み、
前記センサ値は、前記テーブルの角度を示す
工作機械。 In any one of Claims 1-3,
The sensor includes a rotary encoder that measures an angle of the table,
The sensor value indicates an angle of the table.
前記ワークに歯車に形成するためのNCデータに基づいて前記目標角度を算出する目標値算出部
をさらに具備する工作機械。 In any one of Claims 1-4,
A machine tool further comprising a target value calculation unit that calculates the target angle based on NC data for forming a gear on the workpiece.
前記速度フィードバックゲイン自動設定装置は、
前記ワークの材種を収集するワーク材種収集部と、
複数材種と複数速度フィードバックゲインとを対応付けるテーブルを参照して、前記複数速度フィードバックゲインのうちから前記材種に対応する前記速度フィードバックゲインを算出する速度フィードバックゲイン算出部とをさらに備える
工作機械。 In claim 1,
The speed feedback gain automatic setting device is:
A workpiece material type collecting unit for collecting the material type of the workpiece;
A machine tool, further comprising: a speed feedback gain calculating unit that calculates the speed feedback gain corresponding to the material type from the plurality of speed feedback gains with reference to a table associating the plurality of material types and the plurality of speed feedback gains.
前記ワーク材種収集部は、前記ワークを加工するためのデータから前記材種を抽出する
工作機械。 In claim 6,
The workpiece material type collecting unit extracts the material type from data for processing the workpiece.
ワークを支持するテーブルの回転に関するセンサ値を計測するステップと、
前記テーブルの角度が目標角度に一致するように、前記速度フィードバックゲインに基づいて、前記テーブルを回転させるモータを前記センサ値に基づいてフィードバック制御するステップ
とを具備する加工方法。 Automatically updating the speed feedback gain;
Measuring a sensor value related to rotation of the table supporting the workpiece;
And a step of feedback-controlling a motor for rotating the table based on the sensor value based on the speed feedback gain so that the angle of the table matches a target angle.
前記センサ値に基づいて振動の程度を算出するステップと、
前記振動の程度に基づいて前記速度フィードバックゲインを算出するステップ
とをさらに具備する加工方法。 In claim 8,
Calculating the degree of vibration based on the sensor value;
And a step of calculating the speed feedback gain based on the degree of vibration.
前記速度フィードバックゲインは、前記振動の程度が所定の閾値より大きいときに増加する
加工方法。 In claim 9,
The speed feedback gain increases when the degree of vibration is greater than a predetermined threshold.
前記センサは、前記テーブルの角度を計測するロータリーエンコーダを含み、
前記センサ値は、前記テーブルの角度を示す
加工方法。 In any one of Claims 8-10,
The sensor includes a rotary encoder that measures an angle of the table;
The sensor value indicates an angle of the table.
前記ワークに歯車に形成するためのNCデータに基づいて前記目標角度を算出するステップ
をさらに具備する加工方法。 In any one of Claims 8-11,
A machining method further comprising: calculating the target angle based on NC data for forming a gear on the workpiece.
前記ワークの材種を収集するステップと、
複数材種と複数速度フィードバックゲインとを対応付けるテーブルを参照して、前記複数速度フィードバックゲインのうちから前記材種に対応する前記速度フィードバックゲインを算出するステップ
とをさらに具備する加工方法。 In claim 8,
Collecting a grade of the workpiece;
And a step of calculating the speed feedback gain corresponding to the material type out of the plurality of speed feedback gains with reference to a table associating a plurality of material types with a plurality of speed feedback gains.
前記ワークを加工するためのデータから前記材種を抽出するステップ
をさらに具備する加工方法。 In claim 13,
The processing method further comprising the step of extracting the material type from data for processing the workpiece.
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